0 引言
從事服務(wù)器托管，服務(wù)器租用，云主機(jī)，網(wǎng)頁(yè)空間，國(guó)際域名空間，CDN，網(wǎng)絡(luò)代維等服務(wù)。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、空間技術(shù)的日新月異及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論的日漸完善，GIS（Geographic Information System）技術(shù)也日趨成熟，并且逐漸被人們所認(rèn)識(shí)和接受。近年來(lái)，GIS被世界各國(guó)普遍重視，尤其是“數(shù)字地球”概念的提出，使其核心技術(shù)GIS更為各國(guó)政府所關(guān)注。目前，以管理空間數(shù)據(jù)見(jiàn)長(zhǎng)的GIS已經(jīng)在全球變化與監(jiān)測(cè)、軍事、資源管理、城市規(guī)劃、土地管理、環(huán)境研究、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)測(cè)、交通管理、礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)、文物保護(hù)、濕地制圖以及政府部門(mén)等許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。當(dāng)前GIS正處于急劇發(fā)展和變化之中，研究和總結(jié)GIS技術(shù)發(fā)展，對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展GIS研究工作具有重要的指導(dǎo)意義。因此，本文就目前GIS技術(shù)的研究現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行總結(jié)和分析。
1 GIS研究現(xiàn)狀及其分析
1.1 GIS研究現(xiàn)狀
世紀(jì)90年代以來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷突破以及其它相關(guān)理論和技術(shù)的完善，GIS在全球得到了迅速的發(fā)展。在海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、表達(dá)、顯示及數(shù)據(jù)共享技術(shù)等方面都取得了顯著的成效，其概括起來(lái)有以下幾個(gè)方面[1]：①硬件系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)結(jié)構(gòu)，初步形成了網(wǎng)絡(luò)化、分布式、多媒體GIS；②在GIS的設(shè)計(jì)中，提出了采用“開(kāi)放的CIS環(huán)境”的概念，最終以實(shí)現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)共享為目標(biāo)；③高度重視數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)據(jù)質(zhì)量的問(wèn)題，并已形成一些較為可行的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；④面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)已經(jīng)問(wèn)世，正在發(fā)展稱(chēng)之為“對(duì)象——關(guān)系DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）”；⑤以CIS為核心的“3S”技術(shù)的逐漸成熟，為資源與環(huán)境工作提供了空間數(shù)據(jù)新的工具和方法；⑥新的數(shù)學(xué)理論和工具采用CIS，使其信息識(shí)別功能、空間分析功能得以增強(qiáng)等等。
在GIS技術(shù)不斷發(fā)展下，目前GIS的應(yīng)用已從基礎(chǔ)信息管理與規(guī)劃轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的區(qū)域開(kāi)發(fā)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球監(jiān)測(cè)，成為重要的輔助決策工具。據(jù)有關(guān)部門(mén)估計(jì)，目前世界上常用的GIS軟件己達(dá)400多種[2].國(guó)外較著名的GIS軟件產(chǎn)品有[3]：Auotodesk系列產(chǎn)品、Arc/Info、MapInfo及其構(gòu)件產(chǎn)品、Intergraph、Microstation等，還有Web環(huán)境下矢量地圖發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如XML、GML、SVG等等。我國(guó)GIS軟件研制起步較晚，比較成熟的測(cè)繪軟件主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。盡管現(xiàn)存的GIS軟件很多，但對(duì)于它的研究應(yīng)用，歸納概括起來(lái)有二種情況：一是利用GIS系統(tǒng)處理用戶(hù)的數(shù)據(jù)；二是在GIS的基礎(chǔ)上，利用它的開(kāi)發(fā)函數(shù)庫(kù)二次開(kāi)發(fā)用戶(hù)專(zhuān)用的GIS軟件。目前已成功應(yīng)用包括資源管理、自動(dòng)制圖、設(shè)施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運(yùn)輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類(lèi)別的一百多個(gè)領(lǐng)域。在美國(guó)及發(fā)達(dá)國(guó)家，GIS的應(yīng)用遍及環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)測(cè)、城市規(guī)劃建設(shè)、政府管理等眾多領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，加速了GIS應(yīng)用的進(jìn)程，在城市規(guī)劃管理、交通運(yùn)輸、測(cè)繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮r重要的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1.2 當(dāng)前GIS發(fā)展存在的主要問(wèn)題
基于以上GIS技術(shù)現(xiàn)狀研究，本文分析認(rèn)為GIS技術(shù)在模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面存在著不足，一定程度上制約了GIS技術(shù)的發(fā)展。
（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面存在的問(wèn)題
目前通用的GIS主要有矢量、柵格或兩者相加的混合系統(tǒng)，即使是混合系統(tǒng)實(shí)際上也是將兩類(lèi)數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)，當(dāng)需要執(zhí)行不同的任務(wù)時(shí)采用不同的數(shù)據(jù)形式。在矢量結(jié)構(gòu)方面，其缺點(diǎn)是處理位置關(guān)系（包括相交、通過(guò)、包含等）相當(dāng)費(fèi)時(shí)，且缺乏與DEM和RS直接結(jié)合的能力。在柵格結(jié)構(gòu)方面，存在著柵格數(shù)據(jù)分辨率低，精度差；難以建立地物間的拓?fù)潢P(guān)系；難以操作單個(gè)目標(biāo)及柵格數(shù)據(jù)存貯量大等問(wèn)題[4].
（2）GIS模型存在的問(wèn)題
傳統(tǒng)GIS模型是按照計(jì)算機(jī)的方法對(duì)客觀世界地理空間不自然的分割和抽象，使得人們認(rèn)知地理空間的認(rèn)知模型與計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)模型不能形成良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，難以表達(dá)復(fù)雜的地理實(shí)體，更難滿(mǎn)足客觀世界的整體特征要求。在GIS軟件開(kāi)發(fā)中，如果語(yǔ)義分割不合理，將難以有效表達(dá)地理空間實(shí)體間的關(guān)系，這就導(dǎo)致較深層次的分析、處理操作難以實(shí)現(xiàn)。隨著GIS應(yīng)用需求領(lǐng)域的不斷開(kāi)拓及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，使得傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)模型力不從心，逐漸暴露其弊端。
目前，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型一定程度上解決了傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)模型的某些不足，但是OODB（面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)）目前仍未在市場(chǎng)以及關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用方面被廣泛接受，因?yàn)镺ODB作為一個(gè)DBS還不太成熟，如缺少完全非過(guò)程性的查詢(xún)語(yǔ)言以及視圖、授權(quán)、動(dòng)態(tài)模式更新和參數(shù)化性能協(xié)調(diào)等；且OODB與RDB之間缺少應(yīng)有的兼容性，因而使得大量的已建立起來(lái)的龐大的RDB客戶(hù)不敢輕易地去選擇OODB.
（3）其他方面亟待解決的問(wèn)題
當(dāng)前，GIS正處在一個(gè)大變革時(shí)期，GIS的進(jìn)一步發(fā)展還面臨不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[5]：①GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方法學(xué)問(wèn)題。在GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中缺乏面向?qū)ο蟮恼J(rèn)知方法學(xué)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法學(xué)的指導(dǎo)，導(dǎo)致GIS軟件系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性差；②GIS的功能問(wèn)題。當(dāng)前以數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理和查詢(xún)檢索功能為主的GIS，不能滿(mǎn)足社會(huì)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展在空間分析、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、決策支持等方面的要求，直接影響到GIS的應(yīng)用效益和生命力；③三維GIS模型及可視化問(wèn)題。目前大多數(shù)GIS軟件的圖形顯示是基于二維平面的，即使是三維效果顯示也是采用DEM的方法來(lái)處理表達(dá)地形的起伏，涉及到地底下真三維的自然和人工現(xiàn)象顯得無(wú)能為力。
2 GIS未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
2.1數(shù)據(jù)管理方面
（1）多比例尺、多尺度和多維空間數(shù)據(jù)的表達(dá)[6]
對(duì)于多比例尺數(shù)據(jù)的顯示，將運(yùn)用影像金字塔技術(shù)、細(xì)節(jié)分層技術(shù)和地圖綜合等技術(shù)；而為了實(shí)現(xiàn)GIS的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)和三維可視化，出現(xiàn)存儲(chǔ)真三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的3D GIS和真四維時(shí)空GIS，這其中涉及了空間數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)、時(shí)空數(shù)據(jù)處理與分析以及快速?gòu)V域三維計(jì)算與顯示等多項(xiàng)理論與技術(shù)[7].
（2）三庫(kù)一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方向
空間數(shù)據(jù)庫(kù)向著真正面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和圖形矢量庫(kù)、影像柵格庫(kù)和DEM格網(wǎng)庫(kù)三庫(kù)一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展[8].這種三庫(kù)一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變了以圖層為處理基礎(chǔ)的組織方式，實(shí)現(xiàn)了直接面向空間實(shí)體的數(shù)據(jù)組織，使多源空間數(shù)據(jù)的錄入與融合成為了可能，從而為GIS與遙感技術(shù)的集成創(chuàng)造了條件。
（3）基于空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（Spatial Data warehouse）的海量空間數(shù)據(jù)管理的研究
空間數(shù)據(jù)量非常大，而且數(shù)據(jù)大都分散在政府、私人機(jī)構(gòu)、公司的各個(gè)部門(mén)，數(shù)據(jù)的管理與使用就變得非常復(fù)雜，但這些空間數(shù)據(jù)又具有極大的科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家都比較重視空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立工作，許多研究機(jī)構(gòu)和政府部門(mén)都參與到空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建立的研究工作。
（4）利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行知識(shí)發(fā)現(xiàn)
空間數(shù)據(jù)挖掘是從空間數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取隱含的知識(shí)、空間關(guān)系以及其他非顯式的包含在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中但以別的模式存在的信息供用戶(hù)使用，這是GIS應(yīng)用的較高層次。由于目前空間數(shù)據(jù)的組織與管理仍局限于二維、靜態(tài)、單時(shí)相，且仍以圖層為處理基礎(chǔ)，因此，當(dāng)前的GIS軟件和空間數(shù)據(jù)庫(kù)還不能有效地支持?jǐn)?shù)據(jù)挖掘。
2.2技術(shù)集成方面
（1）“3S”集成
“3S”是GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）和GIS的簡(jiǎn)稱(chēng)，“3S”集成是指將遙感、空間定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)這三種對(duì)地觀測(cè)技術(shù)有機(jī)地集成在一起。地理信息是一種信息流，RS、GPS和GIS中任何一個(gè)系統(tǒng)都只側(cè)重于信息流特征中的一個(gè)方面，而不能滿(mǎn)足準(zhǔn)確、全面地描述地理信息流的要求。因此，無(wú)論從物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式、地學(xué)信息的本質(zhì)特征還是“3S”各自的技術(shù)特征來(lái)說(shuō)，“3S”集成都是科技發(fā)展的必然結(jié)果。
目前，“3S”集成還僅限于兩兩結(jié)合方式，這是“3S”集成的初級(jí)和基礎(chǔ)起步階段，其核心是GIS與RS的結(jié)合。這種兩兩結(jié)合雖然優(yōu)于單一系統(tǒng)，但是仍然存在以下缺陷。將“3S”進(jìn)行集成從而形成一體化的信息技術(shù)體系是非常迫切的。這種集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步獲取涉譜數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的高重復(fù)觀測(cè)能力的平臺(tái)，而在軟件方面使GIS支持?jǐn)?shù)據(jù)封裝，同時(shí)解決圖形和圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理問(wèn)題。
（2）GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合
虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽(tīng)、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)，是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。從本質(zhì)上說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶(hù)接口，通過(guò)計(jì)算機(jī)建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形、聲音和接觸感受，利用多種傳感設(shè)備使用戶(hù)“投入”到該環(huán)境中，用戶(hù)可以如同在真實(shí)世界那樣“處理”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬物體。將虛擬和重建逼真的、可操作的地理三維實(shí)體，GIS用戶(hù)在客觀世界的虛擬環(huán)境中能更有效的管理、分析空間實(shí)體數(shù)據(jù)。因此，開(kāi)發(fā)虛擬GIS已成為GIS發(fā)展的一大趨勢(shì)。
（3）分布式技術(shù)、萬(wàn)維網(wǎng)與GIS的結(jié)合[9]
目前，隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)深人到各行各業(yè)，作為與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的GIS也不例外，它們的結(jié)合產(chǎn)生了web GIS.當(dāng)前Web GIS系統(tǒng)已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，到1999年1月，僅在美國(guó)出現(xiàn)的這類(lèi)系統(tǒng)就有23種之多。又由于客戶(hù)端可能會(huì)采用新的應(yīng)用協(xié)議，因此也被認(rèn)為是Internet GIS.
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，分布式計(jì)算的優(yōu)勢(shì)日益凸顯，GIS與分布式技術(shù)結(jié)合也就成為必然，它們的結(jié)合即構(gòu)成了分布式CIS.它就是指利用最先進(jìn)的分布式計(jì)算技術(shù)來(lái)處理分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)多源的地理信息，集成網(wǎng)絡(luò)上不同平臺(tái)上的空間服務(wù)，構(gòu)建一個(gè)物理上分布，邏輯上統(tǒng)一的GIS.它與傳統(tǒng)GIS最大的區(qū)別在于它不是按照系統(tǒng)的應(yīng)用類(lèi)別、運(yùn)行環(huán)境劃分的，而是按照系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分布特征和針對(duì)其中數(shù)據(jù)處理的計(jì)算特征而分類(lèi)的。
（4）移動(dòng)通信技術(shù)與CIS的結(jié)合發(fā)展[10]
WAP/WML技術(shù)作為無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，已經(jīng)顯示了其巨大的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。WAP柳ML技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了移動(dòng)GIS（Mobile GIS）應(yīng)用和無(wú)線定位服務(wù)LBS（Location一basedServices）。通過(guò)WAR/WML技術(shù)，移動(dòng)用戶(hù)幾乎可以在任何地方、時(shí)間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。無(wú)線定位服務(wù)將提供一個(gè)機(jī)會(huì)使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里。大多數(shù)的分析家都認(rèn)為，到2010年，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來(lái)將會(huì)由其機(jī)動(dòng)性所決定。
當(dāng)前用于地理信息交互的語(yǔ)言還不足以完成真正的“設(shè)備無(wú)關(guān)接口”的互操作。各種移動(dòng)設(shè)備對(duì)于從地理信息服務(wù)器所獲得的信息，其表現(xiàn)方式是各不相同的，用戶(hù)輸人方式也不相同。因此，對(duì)于不同的移動(dòng)設(shè)備需要一種統(tǒng)一的標(biāo)記語(yǔ)言。無(wú)線定位服務(wù)將提供一個(gè)機(jī)會(huì)使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里：大多數(shù)的分析家都認(rèn)為，到2010年，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來(lái)將會(huì)由其機(jī)動(dòng)性所決定。
（5）GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成[11]
決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡(jiǎn)稱(chēng)DSS）是以管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、控制論、行為科學(xué)和人下智能為基礎(chǔ)，運(yùn)用信息仿真和計(jì)算手段為基礎(chǔ)，綜合利用現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫(kù)、信息和模型來(lái)輔助決策者或決策分析人員解決結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題，甚至非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的人機(jī)交互系統(tǒng)。
目前，絕大多數(shù)的GIS還僅限于圖形的分析處理，缺乏對(duì)復(fù)雜空間問(wèn)題的決策支持，而目前絕大多數(shù)的DSS則無(wú)法向決策者提供一個(gè)友好的可視化的決策環(huán)境。因此，將GIS與DSS相集成，最終形成空間決策支持系統(tǒng)（SDSS），借助GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理分析功能，并在DSS中嵌入空間分析模塊，從而輔助決策者求解復(fù)雜的空間問(wèn)題，這是GIS應(yīng)用向較高層次的發(fā)展。其中SDSS中知識(shí)的表達(dá)、獲取和知識(shí)推理以及模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)三庫(kù)接口的設(shè)計(jì)是啞待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
2.3 發(fā)展歷程方面
自20世紀(jì)60年代世界上第一個(gè)GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，GIS經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展。目前，隨著第三代互聯(lián)網(wǎng)的提出與實(shí)施，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS即將步入第四代GIS發(fā)展階段。
第四代GIS軟件將在數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)、檢索和運(yùn)算等方面發(fā)生革命性的變革。數(shù)據(jù)組織應(yīng)該是面向空間實(shí)體的，空間位置只是實(shí)體眾多屬性中的一類(lèi)，它應(yīng)和其它屬性有機(jī)地組織在一起并統(tǒng)一存放：“關(guān)系”概念和“關(guān)系運(yùn)算”應(yīng)該加以擴(kuò)充，應(yīng)該包括空間關(guān)系及其運(yùn)算；傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言應(yīng)該擴(kuò)充，把空間關(guān)系及其查詢(xún)包括在里面；以倒排表為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)索引機(jī)制應(yīng)該擴(kuò)展，建立至少包括拓?fù)潢P(guān)系在內(nèi)的新的索引機(jī)制；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制應(yīng)該適應(yīng)空間數(shù)據(jù)提取和計(jì)算的要求等。只有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)真正的一體化存儲(chǔ)和處理，才能自由地、方便地、快速地實(shí)現(xiàn)人們所期望的處理功能。在功能上，第四代GIS軟件應(yīng)該具備支持?jǐn)?shù)字地球（區(qū)域、城市）的能力，成為OS、DBMS之上的主要應(yīng)用集成平臺(tái)，它具有統(tǒng)一的海量存儲(chǔ)、查詢(xún)和分析處理能力、一定的三維和時(shí)序處理能力、強(qiáng)大的應(yīng)用集成能力和靈活的操縱能力，且具有一定的虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)。
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上對(duì)GIS現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的分析，可以看出，GIS作為信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，正以前所未有的速度向前發(fā)展。把握當(dāng)前GIS的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及不足，有利于人們預(yù)見(jiàn)GIS的發(fā)展趨勢(shì)，站在更高更遠(yuǎn)的角度去揚(yáng)長(zhǎng)避短，較好地促進(jìn)GIS技術(shù)的快速發(fā)展。隨著地理信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化住處產(chǎn)品在全世界的普及，GIS將深人到各行各業(yè)以至千家萬(wàn)戶(hù)，成為人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)和生活中不可缺少的工具和助手。
1.數(shù)字地質(zhì)圖
傳統(tǒng)的紙質(zhì)模擬地圖是根據(jù)地圖模型（map model），按照一定的數(shù)學(xué)法則、符號(hào)、制圖綜合原理和比例，將地球空間實(shí)體和現(xiàn)象的形狀、大小、相互位置、基本屬性等表示在二維平面上?！皵?shù)字地圖”，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中數(shù)字化了的地圖。一般來(lái)講，數(shù)字地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存貯于計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器上，并能在電子屏幕上實(shí)時(shí)顯示的可視地圖，又稱(chēng)“屏幕地圖”或“瞬時(shí)地圖”。
（1）地質(zhì)圖
“地質(zhì)圖”乃是一切地質(zhì)工作中的基本圖件，用規(guī)定的符號(hào)、不同的顏色、描繪一地區(qū)的地質(zhì)現(xiàn)象，反映沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖、各類(lèi)礦產(chǎn)、各種型式的地質(zhì)構(gòu)造線等，反映它們形成的時(shí)代、分布和相互關(guān)系，以三維空間的立體形狀表示在二維空間的平面上。金澤蘭等在《地質(zhì)圖編匯法》中，提出地質(zhì)圖是一種將出露在地表的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象按比例投影到平面圖（通常帶有地形等高線，即地形圖）上，并用規(guī)定的符號(hào)、色譜、花紋予以表示的圖件。它是為特定目的服務(wù)的、有選擇性地表示地質(zhì)對(duì)象的時(shí)間和空間分布的符號(hào)化表現(xiàn)形式。在地質(zhì)圖上表示的地質(zhì)對(duì)象即可以根據(jù)地質(zhì)屬性分類(lèi)集合進(jìn)行選擇，也可以按照地理范圍進(jìn)行表示，一般情況下是兩者結(jié)合進(jìn)行的?？偟膩?lái)說(shuō)，地質(zhì)圖是現(xiàn)實(shí)世界中地質(zhì)客體在人腦中抽象的、具體的表達(dá)，是現(xiàn)實(shí)地質(zhì)對(duì)象在圖紙上的映射。如圖7-11所示。
圖7-11 地質(zhì)圖認(rèn)知模式
一幅地質(zhì)圖總的內(nèi)容應(yīng)有地理要素（經(jīng)緯度、坐標(biāo)、地物、地貌）和地質(zhì)要素（地質(zhì)界線、構(gòu)造線、礦層、礦體等），但比例尺不同取舍不一，圖件的負(fù)載量也就不同。本文重點(diǎn)在于介紹地質(zhì)要素，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：
1）地質(zhì)界線：地質(zhì)圖上各種地質(zhì)界線是表示各種地質(zhì)體在地表的露頭及剝土后的分布情形。具體地說(shuō)，就是各類(lèi)地質(zhì)體（沉積巖、變質(zhì)巖、巖漿巖、礦層、礦體、構(gòu)造線、斷層等等）在地表的露頭及剝土后的分布連線的投影，以此闡明一地區(qū)的地質(zhì)特征。
2）構(gòu)造線：在地質(zhì)圖上的構(gòu)造線，根據(jù)比例尺大小而取舍。比例尺大時(shí)，小型構(gòu)造也應(yīng)表示；比例尺小時(shí)，則只能表示大一些的構(gòu)造。構(gòu)造線有以下幾種：①斷裂構(gòu)造：包括正斷層、逆斷層、逆掩斷層、平移斷層、復(fù)活斷層；②褶皺構(gòu)造：在地質(zhì)圖上，一般的產(chǎn)狀表示褶皺構(gòu)造，而不表示褶皺軸線。褶皺構(gòu)造有：向斜、背斜、倒轉(zhuǎn)背斜、倒轉(zhuǎn)向斜、隱伏背斜、短軸背斜和短軸向斜、穹窿構(gòu)造及盆狀構(gòu)造；③裂隙、節(jié)理、片理、劈理、流線或流紋構(gòu)造等。
3）產(chǎn)狀：主要指礦體或巖層的走向和傾斜。走向是傾斜的巖層層面或礦層層面與水平面相交直線的延伸方向。傾斜包括傾向和傾角。傾向是垂直于巖層走向的傾斜線的水平投影的指向。傾角是傾斜層面和水平面在傾向方位上所夾的角度。
4）巖層的接觸關(guān)系有：①整合接觸：指同一地區(qū)兩套沉積巖層的接觸關(guān)系，在沉積層序上是連續(xù)的，產(chǎn)狀是一致的，在上覆地層沉積之前，下伏地層沒(méi)有曲褶、翹起或被侵蝕過(guò)；②不整合接觸：同一地區(qū)兩套巖層之間沒(méi)有明顯的沉積間斷或缺失，古生物演化順序是不連續(xù)的。不整合接觸的兩套地層的產(chǎn)狀，有的可以是一致的，有的具有明顯的角度相交。不整合接觸類(lèi)型包括角度不整合、假不整合等。③假整合（平行不整合）：新、老兩套巖層之間互相平行，但二者之間往往有較長(zhǎng)期的沉積間斷和顯著的侵蝕面。
5）礦體露頭：是指礦體露出地面的部分。
6）礦化帶：是地質(zhì)圖上的主要內(nèi)容之一，對(duì)含有礦化帶，蝕變巖，標(biāo)志層，均應(yīng)表示。一副地質(zhì)圖除應(yīng)有上述內(nèi)容之外，還應(yīng)表示出經(jīng)緯線網(wǎng)、比例尺、圖例、圖名以及責(zé)任表等。
其所顯示的信息類(lèi)型的種類(lèi)來(lái)講是非常復(fù)雜的，大多數(shù)地質(zhì)圖都包含有多邊形的背景信息，它們表示了地質(zhì)單元及其之上的覆蓋物，如水、冰等。將多邊形分離的邊界線的表示是非常重要的，它們表示了地質(zhì)界線類(lèi)型的區(qū)別，如接觸關(guān)系等。將這些背景數(shù)據(jù)疊置在一起，就可以得到許多線狀要素，如斷層、褶皺、堤等，以及不同類(lèi)型的點(diǎn)狀要素，如構(gòu)造符號(hào)、樣點(diǎn)位置符號(hào)等。
（2）數(shù)字地質(zhì)圖
數(shù)字地質(zhì)圖（digital geologic map，簡(jiǎn)稱(chēng)dgm）是地質(zhì)圖的數(shù)字表現(xiàn)形式；從認(rèn)知科學(xué)來(lái)講，數(shù)字地質(zhì)圖是計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于地球科學(xué)的結(jié)果，它將地理基礎(chǔ)和地質(zhì)解譯數(shù)據(jù)記錄成計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)字形式，以反映客觀的地質(zhì)世界。從數(shù)學(xué)角度嚴(yán)格地講，數(shù)字地質(zhì)圖是地質(zhì)空間對(duì)象、地質(zhì)對(duì)象描述數(shù)據(jù)、圖例的交集。如果用集合數(shù)學(xué)表示，則為：
DGM=｛Oi，Aj，Lk｝ （7-1）
（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m；k=1，2，…，y）
式中：Oi為地質(zhì)空間對(duì)象集合，Aj為地質(zhì)空間對(duì)象描述數(shù)據(jù)集合，Lk為圖例集合。一般的，對(duì)于一幅給定地質(zhì)圖，在給定的空間域中可以有個(gè)地質(zhì)空間對(duì)象；對(duì)于一個(gè)給定的地質(zhì)空間對(duì)象可以有0個(gè)或j個(gè)描述數(shù)據(jù)；而對(duì)于一幅數(shù)字地質(zhì)圖只能有且有一個(gè)圖例與之對(duì)應(yīng)。
圖7-12 數(shù)字地質(zhì)圖定義的圖解表示
圖7-12模型中每一閉合的圈表示每一類(lèi)對(duì)象或其一部分?？臻g對(duì)象（spatial objects）是真實(shí)地質(zhì)世界能夠被觀測(cè)到具有幾何形態(tài)特征的地質(zhì)要素（地質(zhì)單元和地質(zhì)構(gòu)造）的數(shù)字化抽象，能被典型地以點(diǎn)、線、面展示在二維平面圖上；屬性數(shù)據(jù)（描述數(shù)據(jù)）（descriptive data）是空間對(duì)象代表的地質(zhì)要素所具有的地質(zhì)屬性特征，這些特征包括具體可見(jiàn)的物理特征，如顏色、出露形態(tài)、紋理，還有看肉眼看不見(jiàn)的化學(xué)組成、變質(zhì)特征、地質(zhì)年代、地質(zhì)成因等；地圖圖例（map legends）是用于抽取相似（分類(lèi)）的空間對(duì)象進(jìn)行符號(hào)化展示，圖例還包括了地圖范圍、比例尺、所用的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)、每類(lèi)空間對(duì)象與對(duì)應(yīng)的展示符號(hào)。
空間對(duì)象（spatial objects）與描述數(shù)據(jù)（descriptive data）的交集是具有幾何圖形和屬性描述數(shù)據(jù)的單個(gè)空間對(duì)象（singular object archive），描述數(shù)據(jù)（descriptive data）與地圖圖例（map legends）的交集是按描述屬性進(jìn)行的數(shù)據(jù)分類(lèi)（data classification），空間對(duì)象（spatial objects）與地圖圖例（map legends）的交集是按空間對(duì)象類(lèi)型進(jìn)行的空間分類(lèi)（spatial classification）。
地圖（map）是空間對(duì)象（spatial objects）及其描述數(shù)據(jù)（descriptive data）和地圖圖例（map legends）的交集，也是單個(gè)空間對(duì)象（singular object archive），空間分類(lèi)（spatial classification）和數(shù)據(jù)分類(lèi)（data classification）二者的交集，它是真實(shí)地質(zhì)世界在地質(zhì)圖上的可視化、數(shù)字化的表現(xiàn)。
根據(jù)這一定義，可以得出如下操作（圖7-12）：
空間分類(lèi)=地質(zhì)空間對(duì)象∩圖例
數(shù)據(jù)選取和分類(lèi)=屬性數(shù)據(jù)∩圖例
地質(zhì)對(duì)象=地質(zhì)空間對(duì)象∩屬性數(shù)據(jù)
因此，圖例類(lèi)似于一個(gè)過(guò)濾器，當(dāng)?shù)刭|(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建立以后，要得到一幅數(shù)字地質(zhì)圖，只需要根據(jù)制圖目的和用途，設(shè)計(jì)圖例；再用圖例對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的地質(zhì)對(duì)象進(jìn)行提取，便可以得到所需要的數(shù)字地質(zhì)圖。而圖例的不同，可以得到不同主題的地質(zhì)圖，如區(qū)域地質(zhì)圖、礦產(chǎn)圖、石油地質(zhì)圖等。
數(shù)字地質(zhì)圖是礦產(chǎn)勘查與評(píng)價(jià)所需空間數(shù)據(jù)的主要來(lái)源之一，準(zhǔn)確合理地使用這些空間數(shù)據(jù)是確定礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量及其空間位置的基本保證。雖然，多數(shù)地圖制圖學(xué)家并不都贊成數(shù)字地圖在地圖制圖方面比傳統(tǒng)方法更為有效和省時(shí)，但幾乎都認(rèn)為起碼在數(shù)據(jù)更新方面數(shù)字地圖比傳統(tǒng)地圖更加有效和省時(shí)，而且數(shù)字地質(zhì)圖在地質(zhì)數(shù)據(jù)的重復(fù)使用方面已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了最初設(shè)計(jì)的要求。數(shù)字地質(zhì)圖可以根據(jù)需要以不同比例尺和不同地圖投影進(jìn)行重繪與變換，很容易增添、刪除和修改地圖要素，生成新用途的專(zhuān)題地質(zhì)圖。數(shù)字地質(zhì)圖與地球物理、地球化學(xué)遙感地質(zhì)等多源地學(xué)數(shù)據(jù)綜合集成，可以進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)，也可以與環(huán)境數(shù)據(jù)集成進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)等等。總之，數(shù)字地質(zhì)圖的用途是多方面的，它使地質(zhì)圖在資源環(huán)境、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)各個(gè)方面的使用無(wú)限制的拓寬，具有重要的意義。
2.數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)成要素
地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的各組成要素主要包括：對(duì)象類(lèi)、要素類(lèi)、關(guān)系類(lèi)、綜合要素類(lèi)和要素?cái)?shù)據(jù)集。組成地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)要素?cái)?shù)據(jù)集分為三大類(lèi)：基本要素?cái)?shù)據(jù)集、綜合要素?cái)?shù)據(jù)集和對(duì)象數(shù)據(jù)集。
（1）地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)對(duì)象的定義
地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)組織模型把地質(zhì)圖數(shù)據(jù)組織成關(guān)系型的數(shù)據(jù)對(duì)象：對(duì)象類(lèi)、要素類(lèi)、關(guān)系類(lèi)、綜合要素類(lèi)和要素?cái)?shù)據(jù)集。一個(gè)對(duì)象類(lèi)在地理數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)表，存儲(chǔ)非空間數(shù)據(jù)。一個(gè)要素類(lèi)是具有相同幾何類(lèi)型和相同屬性的要素的集合。一個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)集是共享空間參考系統(tǒng)的要素類(lèi)的集合。關(guān)系類(lèi)是由一個(gè)關(guān)系規(guī)則構(gòu)成的關(guān)聯(lián)集合（可以用關(guān)聯(lián)、依賴(lài)、組合和繼承來(lái)描述對(duì)象之間的關(guān)系規(guī)則）。綜合要素類(lèi)與要素類(lèi)相同，是共享空間參考系統(tǒng)的多個(gè)要素類(lèi)的集合，在地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型中，由復(fù)合地質(zhì)點(diǎn)、面、線要素實(shí)體類(lèi)構(gòu)成，但不與其他要素類(lèi)構(gòu)成拓?fù)潢P(guān)系。該數(shù)據(jù)模型對(duì)空間要素的定義更接近于現(xiàn)實(shí)世界，這種面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，使用戶(hù)可以根據(jù)具體的需要進(jìn)行擴(kuò)展，具有用戶(hù)可定定義的特征（指對(duì)象類(lèi)）。地質(zhì)圖數(shù)據(jù)對(duì)象定義如下。
（2）地質(zhì)圖要素?cái)?shù)據(jù)集
地質(zhì)圖要素?cái)?shù)據(jù)集是共享空間參考系統(tǒng)的要素類(lèi)的集合。在地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型中，由地質(zhì)點(diǎn)、面、線要素實(shí)體類(lèi)構(gòu)成。一個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)集的空間參考指定了包括坐標(biāo)系統(tǒng)、投影系統(tǒng)和高程系統(tǒng)的空間參照系、空間域和精度。
地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的坐標(biāo)系統(tǒng)可采用地理坐標(biāo)系、北京54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系。地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的投影系統(tǒng)可根據(jù)比例尺不同進(jìn)行選擇。我國(guó)基本比例尺地形圖除1：100萬(wàn)采用蘭勃特投影（lambert）外，其他均采用高斯-克呂格投影。為減少投影變形，高斯-克呂格投影分為3度或6度帶投影。地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的高程系統(tǒng)系統(tǒng)采用跟1956年黃海高程系，1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)?？臻g域?yàn)槊枋鯴和Y坐標(biāo)范圍、測(cè)量范圍、Z范圍，空間域描述了最大的空間范圍。要素?cái)?shù)據(jù)集的空間參考確定后，坐標(biāo)系統(tǒng)可以改變，空間域則是固定的。
（3）地質(zhì)圖要素類(lèi)
具有拓?fù)潢P(guān)系且具有相同幾何類(lèi)型和相同屬性的要素的集合稱(chēng)為地質(zhì)圖要素類(lèi)。構(gòu)成地質(zhì)圖的點(diǎn)稱(chēng)為地質(zhì)圖點(diǎn)要素類(lèi)，構(gòu)成地質(zhì)圖的線稱(chēng)為地質(zhì)圖線要素類(lèi)、構(gòu)成地質(zhì)圖的面稱(chēng)為地質(zhì)圖面要素類(lèi)。
（4）獨(dú)立要素類(lèi)
在地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)中建立一個(gè)不屬于任何要素?cái)?shù)據(jù)集的要素類(lèi)。其特點(diǎn)是獨(dú)立要素類(lèi)需要建立自己的空間參考坐標(biāo)系統(tǒng)，并設(shè)定自己的投影系統(tǒng)參數(shù)和/X/Y域。在地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型中，圖例及圖飾部分（如：接圖表、圖例、綜合柱狀圖、責(zé)任表、圖切剖面、其他角圖等）屬于獨(dú)立要素類(lèi)。該獨(dú)立要素類(lèi)可采用平面坐標(biāo)系。
（5）對(duì)象類(lèi)
在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，把實(shí)體分為對(duì)象。具有空間幾何類(lèi)型的對(duì)象稱(chēng)為要素類(lèi)，把非空間幾何類(lèi)型的對(duì)象稱(chēng)為對(duì)象類(lèi)。對(duì)象類(lèi)在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中是一個(gè)表，存儲(chǔ)非空間數(shù)據(jù)。在地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型中，一般一個(gè)要素類(lèi)對(duì)應(yīng)多個(gè)對(duì)象類(lèi)。當(dāng)一個(gè)表中的對(duì)象使用不同的屬性域時(shí)，可以使用子類(lèi)型來(lái)構(gòu)成不同屬性域的對(duì)象類(lèi)。
（6）綜合要素類(lèi)
與要素類(lèi)相同，是共享空間參考系統(tǒng)的要素類(lèi)的集合。在地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型中，由復(fù)合地質(zhì)點(diǎn)、線、面要素實(shí)體類(lèi)構(gòu)成。不與其他要素類(lèi)構(gòu)成拓?fù)潢P(guān)系。
（7）有效性規(guī)則
表和要素類(lèi)存儲(chǔ)相同類(lèi)型的對(duì)象，具有相同的行為和屬性。當(dāng)要素類(lèi)和表中的一個(gè)對(duì)象在所有的屬性上具有有效值時(shí)，這個(gè)對(duì)象被稱(chēng)為有效對(duì)象；如果其中的一個(gè)屬性包括無(wú)效值，則稱(chēng)為無(wú)效對(duì)象。在進(jìn)行地理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)建立一個(gè)或多個(gè)有效規(guī)則，可以確定如何判斷要素類(lèi)或表中一個(gè)特定對(duì)象的有效性。有效規(guī)則：屬性域（attributedomain）、連接規(guī)則（connectivity rules）、關(guān)系規(guī)則（relationship rules）、定制規(guī)則（custom rules）。
（8）屬性域
屬性域（domains）是一個(gè)字段類(lèi)型的合法值的規(guī)則，用于限制在表、要素類(lèi)、或子類(lèi)型的任何具體的屬性字段內(nèi)允許的值。每個(gè)要素類(lèi)或表有一個(gè)屬性域的集合，這些屬性域用于不同的屬性和子類(lèi)型，并且可以在地理數(shù)據(jù)庫(kù)的要素類(lèi)和表之間共享。屬性域可分為范圍域和代碼域。
3.數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)模型分析
研究數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型的目的是為了在計(jì)算機(jī)中對(duì)地質(zhì)圖數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)和應(yīng)用提供一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)獨(dú)立于任何計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，可以在任何GIS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。數(shù)字地質(zhì)圖建模是把地質(zhì)圖所包含數(shù)據(jù)組織為有用的，且更能反映地質(zhì)實(shí)體真實(shí)信息的數(shù)據(jù)集合的過(guò)程，它是一個(gè)邏輯組織方式。數(shù)據(jù)建模過(guò)程分為三步：首先，選擇一種數(shù)據(jù)模型來(lái)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織；然后，選擇一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá)該數(shù)據(jù)模型；最后，選擇一些適合記錄該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的文件格式。一種數(shù)據(jù)模型可能有幾種可選的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又可能有多種文件格式進(jìn)行存儲(chǔ)［ bonham-cater，1994；陳述彭，1999 ］。如何使地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和文件存儲(chǔ)格式有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)、自然過(guò)渡，而且各自保持其獨(dú)立性，即各部分不隨其他部分變化而變化？如何使計(jì)算機(jī)更具智能化，能夠理解復(fù)雜的地質(zhì)空間？這都是數(shù)據(jù)模型要研究和解決的問(wèn)題。
傳統(tǒng)的地質(zhì)圖數(shù)據(jù)模型不能很好地解決上述問(wèn)題，面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和方法給我們帶來(lái)了曙光。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是以單個(gè)空間地理對(duì)象為數(shù)據(jù)組織和存儲(chǔ)的基本單位的，與拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)模型相反，以獨(dú)立完整、具有地理意義的對(duì)象為基本單位對(duì)地理空間進(jìn)行表達(dá)，典型實(shí)例是ESRI公司的GeoDa-taBase模型。在具體組織和存儲(chǔ)時(shí)，將對(duì)象的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)（如建立了部分拓?fù)洌負(fù)潢P(guān)系也放在表中保存）統(tǒng)一存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中。利用面向?qū)ο蟮乃枷雽?duì)數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織與存儲(chǔ)，使得數(shù)據(jù)的表達(dá)更接近于人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)，其語(yǔ)義關(guān)系和內(nèi)部關(guān)系更加合理，大大增強(qiáng)了高層次的地質(zhì)空間分析能力。該模型在本質(zhì)上更加概念化，而且更注重未來(lái)的發(fā)展。它使得數(shù)字地質(zhì)圖獨(dú)立于任何給定的軟件和硬件結(jié)構(gòu)。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型在諸如ArcGIS和Smallword軟件中可以實(shí)現(xiàn)。
面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型要求點(diǎn)、線、面、注記分開(kāi)存貯。對(duì)同一類(lèi)空間對(duì)象賦予唯一的一個(gè)編碼，存儲(chǔ)時(shí)僅存儲(chǔ)簡(jiǎn)單的點(diǎn)、線、面實(shí)體對(duì)象，顯示輸出時(shí)根據(jù)編碼顯示其相應(yīng)的符號(hào)或線型。這即是實(shí)體符號(hào)化，它減少了空間數(shù)據(jù)的冗余，提高了空間分析的效率，體現(xiàn)了GIS與CAD的最大區(qū)別是內(nèi)容與表現(xiàn)形式分離。通常用全要素編碼（class id）標(biāo)識(shí)區(qū)分各類(lèi)空間對(duì)象，借助相應(yīng)的（點(diǎn)）符號(hào)、線型和（面）填充形象化表達(dá)實(shí)體對(duì)象，實(shí)體的編碼、符號(hào)用外掛的符號(hào)庫(kù)存儲(chǔ)。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的組成結(jié)構(gòu)圖（圖7-13）。
圖7-13 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的組成結(jié)構(gòu)圖
基于GIS的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)建立涉及的主要問(wèn)題是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)建設(shè)應(yīng)從GIS理論基本概念出發(fā)，所涉及的主要內(nèi)容有空間點(diǎn)、線、面圖形數(shù)據(jù)以及空間圖元組合圖層、圖類(lèi)等，一般以GIS圖層為基本出發(fā)點(diǎn)采用層狀樹(shù)形結(jié)構(gòu)管理各圖層。結(jié)構(gòu)化的表格數(shù)據(jù)，例如屬性數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（rdbms）管理，利用oledb等數(shù)據(jù)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的同時(shí)存儲(chǔ)。從而，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合查詢(xún)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析預(yù)測(cè)、制圖輸出、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)表現(xiàn)等多方面的應(yīng)用。建立一個(gè)geodatabase數(shù)據(jù)庫(kù)，包含上述所有數(shù)據(jù)類(lèi)型，通過(guò)在catalog 9.2 中的樹(shù)狀文件目錄管理圖層（catalog tree），我們可以清晰地看到，一個(gè)geodatabase所能包含的所有數(shù)據(jù)類(lèi)型。包含所有數(shù)據(jù)類(lèi)型的geodatabase樹(shù)狀展開(kāi)圖，如圖7-14所示。
ESRI提出的geodatabase空間數(shù)據(jù)模型，將空間數(shù)據(jù)存放在關(guān)系數(shù)據(jù)表中，空間對(duì)象或特征是具有g(shù)eometry屬性的表（table）中的一個(gè)行（bow）to geodatabase的對(duì)象模型包括對(duì)象（object）、特征（feature）、關(guān)系（relationship）三種類(lèi)型的對(duì)象，這些對(duì)象在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中表示如表格7-1所示：
表7-1 geodatabase對(duì)象及其在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的表示方法
圖7-14 包含所有數(shù)據(jù)類(lèi)型的GeoDatabase樹(shù)狀展開(kāi)圖
面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型具有對(duì)象管理、修改方便，查詢(xún)檢索、空間分析容易的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型具體包括空間特征集、柵格數(shù)據(jù)集、TIN數(shù)據(jù)集、空間定位數(shù)據(jù)、域和規(guī)則等六大類(lèi)型。該模型采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，將各類(lèi)專(zhuān)題對(duì)象按點(diǎn)、線、面和注記四大空間特征抽象為空間對(duì)象類(lèi)，分別用不同的空問(wèn)表存儲(chǔ)；將空間對(duì)象的幾何特征（圖形）、屬性特征連同一些操作封裝為對(duì)象的屬性和行為，統(tǒng)一存放在數(shù)據(jù)表的列中，一條記錄對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)、線或面類(lèi)型的空間對(duì)象，其存貯結(jié)構(gòu)如圖7-15所示：
圖7-15 以對(duì)象為中心的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)圖形和屬性統(tǒng)一存儲(chǔ)
這種數(shù)據(jù)模型徹底解決了長(zhǎng)期以來(lái)空間對(duì)象與其屬性數(shù)據(jù)，在物理上分離帶來(lái)的諸多難題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的GIS空間數(shù)據(jù)一與其他非空間關(guān)系數(shù)據(jù)一體化管理，給GIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用帶來(lái)了極大的便捷性。如利用空間引擎對(duì)空間與非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，同時(shí)可以利用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)海量數(shù)據(jù)管理、事務(wù)處理（transaction）、記錄鎖定、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等功能。
4.GIS與數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合
GIS是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)，借助GIS，基于大量綜合信息，可進(jìn)行空間采樣，對(duì)構(gòu)造演化、火成活動(dòng)、沉積相、礦產(chǎn)形成、模擬區(qū)域地質(zhì)演化等復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行時(shí)空和多元統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)成礦預(yù)測(cè)和礦產(chǎn)勘查提供有力分析工具。在數(shù)據(jù)量充裕前提下，GIS分析具有定量、定時(shí)、定位的特點(diǎn)，可給出動(dòng)態(tài)（不同時(shí)間、不同位置）結(jié)果。借助深部與時(shí)間數(shù)據(jù)，GIS分析實(shí)際上可拓展到四維空間。
P.Gardenfors提出在客觀世界和符號(hào)表達(dá)之間存在著概念層，他將知識(shí)表達(dá)分為三個(gè)層次，即：亞概念層、概念層、符號(hào)層，通過(guò)亞概念層感知客觀世界，然后通過(guò)概念層將感知的內(nèi)容抽象成為概念進(jìn)行分類(lèi)，將概念（分類(lèi)）通過(guò)符號(hào)層表達(dá)出來(lái)。地理信息在概念層形成，在符號(hào)層表達(dá)，所以地理信息庫(kù)的建立就是通過(guò)概念層對(duì)地理空間（客觀世界）的抽象而形成地理信息概念空間，將該概念空間形式化后就成為本體化的地理信息空間，即可在計(jì)算環(huán)境下通過(guò)符號(hào)層（圖形）表達(dá)出來(lái)。
地質(zhì)信息系統(tǒng)研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一，就是構(gòu)造圖7-16中的地質(zhì)模型，目的是通過(guò)有限的、不完全的并且含有各種噪聲的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)推斷地下空間的物質(zhì)、能量的分布和流動(dòng)情況。
圖7-16 地質(zhì)認(rèn)知過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖
大部分礦產(chǎn)都不是暴露在表面，而是埋在地表深部。利用GIS的方法通過(guò)了解地表上層物質(zhì)的空間分布，就可以判斷礦藏存在的可能性。在一個(gè)找礦預(yù)測(cè)區(qū)域往往已知部分礦區(qū)和礦點(diǎn)，這些礦區(qū)和礦點(diǎn)具有很多的空間屬性和地理屬性，要想很直觀的用以往普通的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)去把它表達(dá)出來(lái)，可謂耗時(shí)費(fèi)力。而GIS的出現(xiàn)為礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)和管理提供了前所未有的評(píng)價(jià)工具與手段。GIS是采集、管理、處理、分析、顯示、輸出多種來(lái)源的與地理空間位置相關(guān)信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。隨著GIS與RS（遙感）、GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）相結(jié)合的“3 S”集成以及計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，GIS在地質(zhì)找礦中將發(fā)揮更加重要的作用。
目前，GIS與地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
（1）建立地質(zhì)礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫(kù)
描述礦產(chǎn)地屬性的數(shù)據(jù)內(nèi)容繁雜，類(lèi)別眾多，可分為屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，礦產(chǎn)地各類(lèi)屬性信息認(rèn)識(shí)、分析和評(píng)價(jià)該礦區(qū)也很重要。因此，地理空間信息在礦產(chǎn)資源管理中占有非常重要的地位。地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)在GIS的支持下，結(jié)合礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)類(lèi)型可建立多種地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，利用GIS先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)和圖庫(kù)管理對(duì)于各種地質(zhì)圖件和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存及修改變得容易。
（2）圖形顯示的直觀性和形象性
專(zhuān)題圖不僅是一種重要的研究手段，同時(shí)也能有效而直觀的反映研究成果。在地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，GIS可將各種數(shù)據(jù)或分析成果以專(zhuān)題圖的形式直觀而有效的顯示，并可進(jìn)行人機(jī)交互式地設(shè)計(jì)、編輯、修改。在成果輸出方面，GIS能夠提供高質(zhì)量的預(yù)測(cè)成果圖件，直觀清晰，一目了然。GIS的這些功能，能將各種礦產(chǎn)資源的文字描述與空間地理位置有效的結(jié)合與表達(dá)，大大提高了礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)的直觀性和形象性。
（3）空間分析功能
GIS的空間分析功能是GIS區(qū)別于其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要標(biāo)志。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)涉及GIS多種空間分析功能，結(jié)合地質(zhì)“專(zhuān)家知識(shí)”，為大范圍大區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的成礦預(yù)測(cè)創(chuàng)造了有利條件。GIS吸取專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)較容易，并且進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)具有空間直觀性，避免了預(yù)測(cè)中的人為因素；能夠彌補(bǔ)一些人工方法的缺陷（如對(duì)于斷裂控礦影響寬度帶的確定）。與傳統(tǒng)的方法相比，GIS空間分析功能可以更加迅速地對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，大大節(jié)約了時(shí)間，縮短了研究周期，
（4）多源信息的集成
地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)是多源數(shù)據(jù)。有不同精度、不同比例尺、不同數(shù)據(jù)源、不同格式的數(shù)據(jù)，借助GIS能將這些多源的數(shù)據(jù)有機(jī)地集成在一起，能提供集成管理多源地學(xué)數(shù)據(jù)（包括以文字、數(shù)字為主的屬性信息和以圖形圖像為主的空間信息），具有方便建立模型及進(jìn)行空間模擬分析的能力，使數(shù)據(jù)的分析更有效和定量化。進(jìn)而，可以以多尺度、多方位反映某個(gè)地區(qū)的地質(zhì)成礦信息。
由此可見(jiàn)，海量的地質(zhì)數(shù)據(jù)與GIS強(qiáng)大的空間信息處理和分析功能的有機(jī)結(jié)合，是地質(zhì)領(lǐng)域?qū)Χ嘣吹貙W(xué)信息綜合分析進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)劃時(shí)代的理想工具。
通過(guò)以上三個(gè)章節(jié)的分析論述，GIS在理論和技術(shù)上的日臻完善和強(qiáng)大，使得基于GIS地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用更加深入人心。在理論上，地理空間和地理信息空間的點(diǎn)本質(zhì)認(rèn)識(shí)以及地理信息元組概念的提出對(duì)地理信息應(yīng)用特別是在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用理論體系的建立提供了一條理論依據(jù)和入口；在技術(shù)上，以ArcGIS為代表的新一代地理信息系統(tǒng)的日益完善：在地理信息表達(dá)上，以本體為核心的地理信息表達(dá)方式為地質(zhì)信息的表達(dá)及應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的工具，使得原有地理信息所不能完成的知識(shí)發(fā)現(xiàn)、復(fù)雜環(huán)境建模等復(fù)雜應(yīng)用在新地理信息系統(tǒng)下成為現(xiàn)實(shí)；在地理信息分析技術(shù)上，ArcGIS從地理信息庫(kù)（知識(shí)庫(kù)）、基于知識(shí)庫(kù)的智能可視化，以及地理信息處理三個(gè)角度為地理信息的各種應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的工具支持，特別是9.0版本開(kāi)發(fā)以后，對(duì)探索式空間數(shù)據(jù)分析方法整合使從海量日益復(fù)雜的地理信息中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)可以在空間、時(shí)間、屬性一體化方式下進(jìn)行。
1、加入圖片層到一個(gè)地圖
2、選擇投影參照，用Geoference進(jìn)線配準(zhǔn)；
3、指定分層方案，建立各層需要的SHP圖層文件
4、編輯狀態(tài)下，分層描繪制作
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